CN109311397A

CN109311397A - 用于在外部监控功率电子器件的方法和装置

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Publication number: CN109311397A
Application number: CN201780039907.0A
Authority: CN
Inventors: W.福伊希特; J.席尔德
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2019-02-05
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: WO2018001598A1; US20190190433A1; US10833624B2; EP3475116B1; CN109311397B; DE102016211498A1; EP3475116A1

Abstract

一种用于在外部监控功率电子器件（450）的方法（300），其中，功率电子器件（450）借助于第一控制电子器件（460）被操控并且方法（300）由独立的第二控制电子器件（420）实施。所述方法包括下列步骤：求取（320）参数（P）；确定（330）所求取的参数（P）与额定值（S）之间的差（D）；如果所述差（D）的数额超过边界值（G），则操控（340）所述功率电子器件（450）。

Description

用于在外部监控功率电子器件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在外部监控功率电子器件的方法和装置。本发明还涉及一种具有相应的装置的传动系和具有传动系的运输工具（Fahrzeug）以及计算机程序和能机读的存储介质。

背景技术

在具有电气的传动系的运输工具中，电机借助于逆变器被供应来自能量源的电能。来自直流电压源的电流在此借助于逆变器被转换成多相电压以供应给电机。为了电气的传动系的安全运行，需要逆变器的根据规定的特性（Verhalten）和发挥作用（Funktionieren）。逆变器的误差特性可能极为危险，因为由此例如会无意间加速运输工具。因此需要监控电气的传动系的功率电子器件或功率电子的结构组件（Baugruppe）。

发明内容

提供了一种用于在外部监控功率电子器件的方法。功率电子器件借助于第一控制电子器件被操控。用于在外部监控的方法由独立的第二控制电子器件实施。所述方法包括下列步骤：

求取参数；确定所求取的参数与额定值的差；以及如果该差超过边界值，则操控功率电子器件。

提供一种用于在外部监控功率电子器件的方法。设置有第一控制电子器件来操控有待监控的功率电子器件。所述用于在外部监控功率电子器件的方法由独立的第二控制电子器件实施。所述方法包括多个步骤。首先求取参数。该参数尤其是功率电子器件的输出参数、例如电流或电压，其借助于功率电子器件传递或输出。所述参数也可以是与功率电子器件的特性或功能性相关联的参数。因此参数可以例如是借助于功率电子器件被供电的负载的特性、例如该负载的功率消耗或能量输出。进一步确定所求取的参数与额定值的差。额定值是这样一个值，第一控制电子器件根据该值这样来操控功率电子器件，从而满足该额定值。将额定值和参数输送给第二控制电子器件。该第二控制电子器件借助于确定所述参数与额定值的差来监控功率电子器件的特性。如果所述差的数额超过边界值，特别是超过能预先给定的边界值，那么在第二控制电子器件方面操控功率电子器件。因此第二控制电子器件对功率电子器件的误差特性（Fehlverhalten）或非根据规定的特性作出反应。有利地提供了一种用于在外部监控功率电子器件的方法。

在本发明的另一种设计方案中，操控功率电子器件的步骤包括预先给定对第一控制电子器件的控制要求。

作为对功率电子器件的误差特性的反应，在第二控制电子器件方面，预先给定对第一控制电子器件的控制要求。所述控制要求可以例如包括预先给定到功率电子器件的转矩、例如为零的转矩。控制要求也可以是要求第一控制电子器件将功率电子器件转入到安全的状态的要求。在这种安全的状态下，尤其不会有基于功率电子器件的其它的危险。有利地，提供了一种对功率电子器件的误差特性的确定的反应可能性。

在本发明的另一种设计方案中，借助于总线消息（Busbotschaft）、特别是借助于CAN总线消息预先给定对第一控制电子器件的控制要求。当使用针对控制要求的已经存在的通信可行方案时，有利地不需要附加的通信器件。

在本发明的另一种设计方案中，操控功率电子器件的步骤额外地包括：如果预先给定的控制要求被错误地、特别是没有被执行时，则断开该功率电子器件。

对功率电子器件的操控被设计成两级式并且包括:在第二控制电子器件的首先被预先给定的控制要求被功率电子器件错误地执行的情况下，完全断开功率电子器件。两级式的方法有利地被提供作为一种对功率电子器件的误差特性的反应。

在本发明的另一种设计方案中，方法的测试包括这样的步骤：断开功率电子器件以及从第一控制电子器件接收信号作为对所述断开的反应。

对功率电子器件的监控与功率电子器件的运行安全性关系重大。因此提供了用于测试监控方法的方法步骤。首先借助于第二控制电子器件断开功率电子器件。紧接着接收来自第一控制电子器件的相应的信号作为对所述断开的反应。如果第一控制电子器件的信号没有在能预先给定的时间段内被接收，那么功率电子器件被持久地保持断开。有利地提供了一种用于测试监控方法的方法。

在本发明的另一种设计方案中，功率电子器件的断开包括将功率电子器件的“使能线（enable line）”切换到“低”。

功率电子器件包括所谓的“使能线”、特别是电气的连接。仅当“使能线”的电平处在“高”时，才能运行功率电子器件的末级（Endstufe）。如果所施加的电压超过第一阈值，那么“使能线”的电平尤其处于“高”。当“使能线”的电平处于“低”时，能量无法流过功率电子器件的末级。如果所施加的电压低于第二阈值，那么“使能线”的电平尤其处于“低”，其中，第二阈值小于第一阈值。因此，断开功率电子器件包括借助于第二控制电子器件将功率电子器件的“使能线”切换到“低”。有利地提供了一种用于断开功率电子器件的有效的可行方案。

在本发明的另一种设计方案中，为功率电子器件配设第一控制电子器件，或者第一控制电子器件和功率电子器件共同布置在一个壳体内。

第一控制电子器件被这样配设给功率电子器件，使得第一控制电子器件在功率电子器件的运行期间操控该功率电子器件的末级的驱动器。为此适合将控制电子器件和功率电子器件共同布置在一个壳体内。提供了一种用于第一控制电子器件和功率电子器件的共同作用的有利的拓扑结构。

在本发明的另一种设计方案中，功率电子器件被设计成逆变器或直流变压器。

在电气的传动系中存在功率电子的结构组件、例如逆变器或直流变压器。它们一方面用于将能量源的电能转换成多相的电压以用于供应电气的驱动设备、如电机，或者另一方面用于例如将能量源的高压转换成低压以用于供应控制器或电气的传动系的其它负载。有利地提供一种用于在外部监控逆变器或直流变压器的方法。

在本发明的另一种设计方案中，为控制器配设第二控制电子器件或者第二控制电子器件被布置在控制器的壳体内。控制器总是本身安全的并且不依赖于功率电子器件。

用于实施所述方法的第二控制电子器件被用来控制控制器、例如运输工具控制器（VCU）或发动机控制器（ECU）或其它控制器。为此，控制电子器件能布置在控制器的壳体中。配设有第二控制电子器件的控制器不依赖于功率电子器件。因此控制器尤其能独立自主地发挥作用。控制器的运行并非强制性地依赖于功率电子器件的运行。但由此并不排除，比如可以例如通过连接电缆或“使能线”实现在控制器和功率电子器件之间的通信。此外，控制器是本身安全的。因此所述控制器包括方法和器件、如第二微型处理器，以便自主地监控控制器。有利地提供了一种用于第二控制电子器件的有效的拓扑结构以执行用于监控功率电子器件的方法。

此外，本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序被设置用于，实施到目前为止所说明的方法。

此外，本发明还涉及一种能机读的存储介质，在该存储介质上存储着所说明的计算机程序。

此外，本发明还涉及一种用于在外部监控功率电子器件的装置。功率电子器件借助于第一控制电子器件被操控。所述装置包括独立的第二控制电子器件。该第二控制电子器件被设置用于：求取参数、确定所求取的参数与额定值之间的差，以及如果所述差的数额超过边界值，则操控功率电子器件。

提供了一种用于在外部监控功率电子器件的装置。设置有第一控制电子器件来操控有待监控的功率电子器件。用于在外部监控功率电子器件的装置包括独立的第二控制电子器件。该第二控制电子器件用于求取参数。此外，该第二控制电子器件还确定所求取的参数与额定值的差。如果该差的数额超过边界值，则在第二控制电子器件方面操控功率电子器件。因此，第二控制电子器件对功率电子器件的误差特性或非根据规定的特性作出反应。有利地提供了一种用于在外部监控功率电子器件的装置。

此外，本发明还涉及一种传动系，其具有所说明的装置、功率电子器件、第一控制电子器件和电机或能量源。

这种传动系例如用于驱动电动运输工具。该传动系尤其包括能量源或电池、直流变压器、逆变器和/或能连接于其上的电机。借助于所述方法和装置能安全地运行该传动系。

此外，本发明还涉及一种具有所说明的传动系的运输工具。因此，有利地提供了一种运输工具，该运输工具包括用于在外部监控功率电子器件的装置。

当然，根据本发明的方法的特征、特性和优点相应地适用于或能使用于装置或传动系和运输工具，并且反之亦然。

本发明的实施方式的其它的特征和优点由接下来参考附图的说明得出。

附图说明

接下来应当借助于一些图详细阐释本发明。对此示出：

图1示意性示出了具有传动系和装置的运输工具；

图2示意性示出了一种用于在外部监控功率电子器件的方法。

具体实施方式

图1示意性示出了一种运输工具200，该运输工具具有四个轮490。运输工具的这种类型和拓扑结构仅是示例性的。同样可以考虑陆用的两轮或多轮的运输工具或者水用或空用的其它运输工具。运输工具200包括传动系100，该传动系包括装置400、带有第一控制电子器件460的功率电子器件450以及电机470或能量源、例如高压电池480。功率电子器件450借助于第一控制电子器件460被控制并且例如将能量源480的能量转换成多相的交流电压以供应电机470。电机470例如设置用于驱动运输工具200。用于在外部监控功率电子器件450的装置400包括独立的第二控制电子器件420。该第二控制电子器件420例如布置在控制器410内。第二控制电子器件420被设置用于求取参数P并且确定所求取的参数P与额定值S的差D。如果差D的数额超过边界值G ，那么第二控制电子器件420就以如下方式操控功率电子器件450，即该第二控制电子器件预先给定对功率电子器件450的或该功率电子器件的所配设的第一控制电子器件460的控制要求A。控制要求A的传递或者在所述组件之间的整个通信可以例如无线地、有线地或通过总线系统完成。如果控制要求A是错误的或甚至未被执行，那么第二控制电子器件420就断开功率电子器件450。可以例如通过重新确定参数P并且确定该参数P与额定值S的差来识别到控制要求A的错误的执行或有缺陷的执行，所述额定值在该情形下对应于控制要求A。能预先给定的边界值G能根据所使用的和所求取的参数P和额定值S加以使用。为了测试用于在外部监控功率电子器件450的装置400和方法300，例如在惯性运行（Nachlauf）中，在运输工具停止之后，在控制器410或第二控制电子器件420方面将功率电子器件450的和/或第一控制电子器件460的“使能线”设置到“低”。因此禁用了功率电子器件450的末级。第二控制电子器件460通过功率电子器件450的末级诊断识别到这个状态并且借助于信号Si将这个状态反馈报告给第二控制电子器件420。因此，在第二控制电子器件420方面识别到了功率电子器件450的成功的断开和发挥作用。当信号Si消失（ausbleiben）时，第二控制电子器件420识别到了有故障的功率电子器件450并且将其持久地切断。为此，在控制器410或第二控制电子器件420方面将功率电子器件450的和/或第一控制电子器件460的“使能线”设置到“低”。

图2示意性示出了一种用于在外部监控功率电子器件450的方法300。该方法以步骤310开始并且紧接着分支成具有步骤320、330、340的监控周期或具有步骤350的测试周期。该方法以步骤380结束。监控周期在步骤320中以求取参数P开始。在步骤330中确定所求取的参数P和额定值S的差。若差D的数额大于边界值G，则在步骤340中操控功率电子器件450。步骤340包括步骤342，即，如果差D的数额大于边界值G，则预先给定对第一控制电子器件460的控制要求A。此外，操控的步骤340还包括步骤344，即，如果来自步骤342的预先给定的控制要求A被错误地执行，则断开功率电子器件450。测试周期350包括断开功率电子器件450的步骤360。在步骤370中接收来自第一控制电子器件460的信号Si作为对所述断开的反应。当信号Si消失时，则在步骤375中持久地切断功率电子器件450。

Claims

1.用于在外部监控功率电子器件（450）的方法（300），其中，所述功率电子器件（450）借助于第一控制电子器件（460）被操控并且所述方法（300）由独立的第二控制电子器件（420）实施，所述方法具有下列步骤：

求取（320）参数（P）；确定（330）所求取的参数（P）与额定值（S）的差（D）；如果所述差（D）的数额超过边界值（G），则操控（340）所述功率电子器件（450）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，操控（340）所述功率电子器件（450）的步骤包括预先给定（342）对所述第一控制电子器件（460）的控制要求（A）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，借助于总线消息预先给定对所述第一控制电子器件（460）的控制要求（A）。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，操控（340）所述功率电子器件（450）的步骤包括：如果预先给定的控制要求（A）被错误地执行，则断开（344）所述功率电子器件（450）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述方法的测试（350）包括下列步骤：

断开（360）所述功率电子器件（450）以及从所述第一控制电子器件（460）接收（370）信号（Si）作为对所述断开（360）的反应。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，断开（344）、（360）所述功率电子器件（450）包括将所述功率电子器件的“使能线”切换到“低”。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为所述功率电子器件（450）配设所述第一控制电子器件（460），或者所述第一控制电子器件（460）和所述功率电子器件（450）被共同布置在一个壳体内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述功率电子器件（450）是逆变器或直流变压器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为控制器（410）配设所述第二控制电子器件（420），或者所述第二控制电子器件（420）布置在所述控制器（410）的壳体内，其中，所述控制器（410）是本身安全的并且不依赖于所述功率电子器件（450）。

10.计算机程序，其被设置用于，实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法（300）。

11.能机读的存储介质，在其上存储着根据权利要求10所述的计算机程序。

12.用于在外部监控功率电子器件（450）的装置（400），其中，所述功率电子器件（450）借助于第一控制电子器件（460）被操控，其中，所述装置（400）包括独立的第二控制电子器件（420），所述第二控制电子器件被设置用于：求取参数（P）、确定所求取的参数（P）与额定值（S）之间的差（D），以及如果所述差（D）的数额超过边界值（G），则操控所述功率电子器件（450）。

13.传动系（100），其具有根据权利要求12所述的装置（400）、功率电子器件（450）、第一控制电子器件（460）和电机（470）或能量源（480）。

14.运输工具（200），其具有根据权利要求13所述的传动系（100）。